(57)【要約】【課題】  波形変換器及びそれを備える電源装置を提供する。【解決手段】  正弦波アダプタ１は、電圧が入力される入力端子Ａと、入力された電圧を昇圧する昇圧回路１６と、昇圧された電圧の波形を正弦波に変換するインバータ回路１８と、昇圧回路１６及びインバータ回路１８を制御するマイコン２１と、正弦波に変換された電圧を出力する出力端子Ｂと、入力端子Ａに入力された電圧を検出する電圧検出回路１４と、を備え、マイコン２１は、電圧検出回路１４により検出された電圧が昇圧禁止範囲内にある場合には昇圧回路１６の動作を禁止することを特徴としている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧が入力される入力部と、
前記入力された電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧された電圧の波形を正弦波に変換するインバータ回路と、
前記昇圧回路及び前記インバータ回路を制御する制御部と、
前記正弦波に変換された電圧を出力する出力部と、
前記入力部に入力された電圧を検出する電圧検出部と、
を備え、
前記制御部は、前記電圧検出部により検出された電圧が昇圧禁止範囲内にある場合には前記昇圧動作を禁止することを特徴とする波形変換器。
【請求項２】
前記インバータ回路は、
前記昇圧回路の出力電圧をパルス波に変換するインバータ部と、
前記パルス波を正弦波に整形する整形部と、
を備え、
前記制御部は、前記電圧検出部により検出された電圧が昇圧禁止範囲内にある場合には前記昇圧回路を動作させることなく前記インバータ回路を動作させることを特徴とする請求項１に記載の波形変換器。
【請求項３】
前記制御部は、前記電圧検出部により検出された電圧が入力許容範囲から外れている場合には前記昇圧回路と前記インバータ回路の少なくとも一方の動作を禁止することを特徴とする請求項１又は２に記載の波形変換器。
【請求項４】
前記インバータ回路に流れる電流を検出する電流検出部を更に備え、
前記制御部は、前記電流検出部に流れる電流が所定値以上の場合に前記インバータ回路から出力される電圧が低下するように前記インバータ回路を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の波形変換器。
【請求項５】
前記出力部から出力される電圧の周波数を設定可能な周波数設定部を更に備え、
前記制御部は、前記周波数設定部で設定された周波数の電圧が前記出力部から出力されるように前記インバータ回路を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の波形変換器。
【請求項６】
前記出力部から出力される電圧を設定可能な電圧設定部を更に備え、
前記制御部は、前記電圧設定部で設定された電圧が前記出力部から出力されるように前記昇圧回路を制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の波形変換器。
【請求項７】
前記入力部に入力された電圧の波形を判別する波形判別部と、
前記入力部と前記出力部との間に接続され、オン・オフ可能なバイパス回路と、
を更に備え、
前記制御部は、前記波形判別部によって検出された波形が正弦波であった場合には、前記バイパス回路をオンすることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の波形変換器。
【請求項８】
前記制御部は、前記波形判別部によって検出された波形が正弦波であった場合には、少なくとも前記インバータ回路の動作を禁止することを特徴とする請求項７に記載の波形変換器。
【請求項９】
電動工具用電池パックが接続可能で該電池パックからの直流電圧を矩形波に変換し出力するインバータ装置と、
該インバータ装置と接続される請求項１から８のいずれか一項に記載の波形変換器と、
を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項１０】
前記インバータ装置は、鉛蓄電池からの直流電圧を矩形波に変換して出力することを特徴とする請求項９に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波形変換器及びそれを備える電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７８８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のインバータ装置は、交流電源で駆動する電動工具を接続することを想定している。一方で、電動工具には、正弦波の交流電圧でのみ駆動できる工具と、矩形波の交流電圧でも駆動できる工具とが存在する。
【０００５】
一方、特許文献１のインバータ装置を精密機器の電源として用いることが考えられるが、精密機器は、矩形波電圧では正常に動作しない虞がある。そこで、インバータ装置の出力が矩形波電圧の場合にはインバータ装置と精密機器の間に波形変換器を接続し、矩形波電圧を正弦波電圧に変換することが必要となってくる。
【０００６】
ところが、インバータ装置の出力が正弦波電圧の場合には波形変換器は必要ないが、その場合でも波形変換器を動作させていては電源となる蓄電池の電力を無駄に浪費してしまう。
【０００７】
本発明は、波形変換器への入力が矩形波の交流電圧、或いは直流電圧の場合であっても正弦波の交流電圧を出力する波形変換器及びそれを備える電源装置を提供することを目的としている。
【０００８】
特に、蓄電池の電力の浪費を抑制することのできる波形変換器及びそれを備える電源装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、電圧が入力される入力部と、前記入力された電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧された電圧の波形を正弦波に変換するインバータ回路と、前記昇圧回路及び前記インバータ回路を制御する制御部と、前記正弦波に変換された電圧を出力する出力部と、前記入力部に入力された電圧を検出する電圧検出部と、を備え、前記制御部は、前記電圧検出部により検出された電圧が昇圧禁止範囲内にある場合には前記昇圧動作を禁止することを特徴とする波形変換器を提供している。
【００１０】
このような構成によれば、入力部に適正な電圧が入力されている場合には昇圧回路を動作させないので、無駄に昇圧回路を動作させて電力が浪費することを防止することができる。
【００１１】
また、前記インバータ回路は、前記昇圧回路の出力電圧をパルス波に変換するインバータ部と、前記パルス波を正弦波に整形する整形部と、を備え、前記制御部は、前記電圧検出部により検出された電圧が昇圧禁止範囲内にある場合には前記昇圧回路を動作させることなく前記インバータ回路を動作させることが好ましい。
【００１２】
また、前記制御部は、前記電圧検出部により検出された電圧が入力許容範囲から外れている場合には前記昇圧回路と前記インバータ回路の少なくとも一方の動作を禁止することが好ましい。
【００１３】
このような構成によれば、入力部に適正な電圧が入力されていない場合には昇圧回路とインバータ回路の少なくとも一方を動作させないので、昇圧回路又はインバータ回路に含まれる素子が破損することを抑制することができる。
【００１４】
また、本発明の波形変換器は、前記インバータ回路に流れる電流を検出する電流検出部を更に備え、前記制御部は、前記電流検出部に流れる電流が所定値以上の場合に前記インバータ回路から出力される電圧が低下するように前記インバータ回路を制御することが好ましい。
【００１５】
このような構成によれば、インバータ回路に大きな電流が流れることが抑制されるので、インバータ回路を構成するＦＥＴ等の素子が破損することを抑制することができる。
【００１６】
また、本発明の波形変換器は、前記出力部から出力される電圧の周波数を設定可能な周波数設定部を更に備え、前記制御部は、前記周波数設定部で設定された周波数の電圧が前記出力部から出力されるように前記インバータ回路を制御することが好ましい。
【００１７】
このような構成によれば、波形変換器から出力される電圧の周波数を変化させることができるので、例えば、商用電源の周波数が異なる関東と関西の両方で波形変換器を使用することが可能となる。
【００１８】
また、本発明の波形変換器は、前記出力部から出力される電圧を設定可能な電圧設定部を更に備え、前記制御部は、前記電圧設定部で設定された電圧が前記出力部から出力されるように前記昇圧回路を制御することが好ましい。
【００１９】
このような構成によれば、波形変換器から出力される電圧を変化させることができるので、例えば、商用電源の電圧が異なる海外でも使用することが可能となる。
【００２０】
また、本発明の波形変換器は、前記入力部に入力された電圧の波形を判別する波形判別部と、前記入力部と前記出力部との間に接続され、オン・オフ可能なバイパス回路と、を更に備え、前記制御部は、前記波形判別部によって検出された波形が正弦波であった場合には、前記バイパス回路をオンすることが好ましい。
【００２１】
特に、前記制御部は、前記波形判別部によって検出された波形が正弦波であった場合には、少なくとも前記インバータ回路の動作を禁止することが好ましい。
【００２２】
このような構成によれば、入力された電圧の波形が正弦波であった場合には、インバータ回路を動作させずに電力をバイパス回路に流すので、無駄にインバータ部を動作させて電力が浪費することを防止することができる。
【００２３】
また、本発明は、電動工具用電池パックが接続可能で該電池パックからの直流電圧を矩形波に変換し出力するインバータ装置と、該インバータ装置と接続される波形変換器と、を備えたことを特徴とする電源装置を提供している。
【００２４】
前記インバータ装置は、鉛蓄電池からの直流電圧を矩形波に変換して出力することが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の波形変換器及び電源装置によれば、電力の浪費を抑制しながら常に正弦波電圧を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施の形態による波形変換器である正弦波アダプタの使用形態を例示する図。
【図２】図１の各装置における電圧波形の変化を説明する図。
【図３】本発明の第１の実施の形態による正弦波アダプタのブロック図。
【図４（ａ）】本発明の第１の実施の形態による正弦波アダプタの回路図。
【図４（ｂ）】突入電流防止回路を備えていない場合の突入電流について説明する図。
【図４（ｃ）】突入電流防止回路を備えている場合の突入電流について説明する図。
【図５】本発明の第１の実施の形態による表示部の表示例を示す図。
【図６】本発明の第１の実施の形態による入力電圧監視、昇圧要否判別、及び、ソフトスタートに関するフローチャート。
【図７】本発明の第１の実施の形態によるソフトスタートの説明図。
【図８（ａ）】本発明の第２の実施の形態による波形変換器である正弦波アダプタの回路図。
【図８（ｂ）】本発明の第２の実施の形態によるバイパス回路の制御に関するフローチャート。
【図９】本発明の第２の実施の形態による波形判別回路における波形の変化を説明する図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態による波形変換器である正弦波アダプタの回路図
【図１１】本発明の第４の実施の形態による過電流制御に関するフローチャート。
【図１２】変形例による正弦波アダプタの回路図。
【図１３】変形例による入力電圧監視、昇圧要否判別、及び、ソフトスタートに関するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１乃至図７を用いて、本発明の第１の実施の形態による波形変換器である正弦波アダプタ１について説明する。
【００２８】
図１は、本実施の形態による正弦波アダプタ１の使用形態を例示したものであり、図２は、各装置における電圧波形の変化を説明する図である。
【００２９】
図１に示すように、正弦波アダプタ１は、入力端子Ａを介してインバータ装置２に接続可能である。まず、インバータ装置２には、電池アダプタ４を介して電池３から直流電圧が供給される（図１（ａ）、図２（ａ））。電池３としては、直流電圧で駆動する電動工具の電源となる電池パック（例えば１４．４Ｖのリチウム電池パック）、自動車に搭載される鉛蓄電池（例えば１２Ｖ）である。なお、電池３は充放電状態や寿命等に応じてその電圧が変動する。
【００３０】
インバータ装置２は、当該直流電圧を昇圧回路で約１４１Ｖの直流電圧に昇圧した上で（図１（ｂ）、図２（ｂ））、インバータ回路によって矩形波電圧（実効値でＡＣ１００Ｖ）に変換して出力する（図１（ｃ）、図２（ｃ））。
【００３１】
正弦波アダプタ１は、まず、入力端子Ａに入力された当該矩形波電圧を整流回路で直流電圧に整流し（図１（ｄ）、図２（ｄ））、昇圧回路で当該直流電圧を約１４１Ｖに変圧する（図１（ｅ）、図２（ｅ））。なお、整流回路の出力はインバータ装置２の出力により変動し、負荷が大きい場合には出力が小さくなる。そして、正弦波アダプタ１は、変圧された直流電圧をインバータ回路でパルス波電圧に変換した後（図１（ｆ）、図２（ｆ））、当該パルス波電圧を整形回路で正弦波電圧に変換する（図１（ｇ）、図２（ｇ））。なお、インバータ回路はスイッチング周波数２０ｋＨｚでスイッチングしている。当該正弦波電圧は、出力端子Ｂを介して精密機器等に出力可能である。ここで、電池３、インバータ装置２、正弦波アダプタ１により電源装置を構成する。
【００３２】
次に、正弦波アダプタ１の回路構成について説明する。図３は、正弦波アダプタ１のブロック図であり、図４（ａ）は、正弦波アダプタ１の回路図である。
【００３３】
図３及び図４（ａ）に示すように、正弦波アダプタ１は、整流回路１１と、第１平滑コンデンサ１２と、突入電流防止回路１３と、電圧検出回路（電圧検出部）１４と、補助電源１５と、昇圧回路１６と、第２平滑コンデンサ１７と、インバータ回路１８と、電流検出抵抗１９と、ドライバＩＣ２０と、マイコン２１と、周波数切替回路２２と、表示部２３と、ファン機構２４と、を備えている。
【００３４】
整流回路１１及び第１平滑コンデンサ１２は、インバータ装置２から入力された矩形波電圧を整流・平滑し、図２（ｃ）及び（ｄ）に示すように、インバータ装置２から入力された電圧の最大値に相当する直流電圧を出力する。
【００３５】
突入電流防止回路１３は、電源投入時に正弦波アダプタ１内に大きな突入電流が流れることを防止するためのものであり、主に、ＦＥＴ１３１と、突入電流防止用抵抗１３２と、分圧抵抗１３３及び１３４と、を備えている。突入電流防止用抵抗１３２は、第１平滑コンデンサ１２に大電流が流れない程度の抵抗値を有している。
【００３６】
ここで、突入電流防止回路１３を備えていない状態で最大電圧１４１Ｖの矩形波が正弦波アダプタ１に入力された場合を考える。この場合、例えば、パターン上のインピーダンスを１Ωとして計算すると、図４（ｂ）に示すように、第１平滑コンデンサ１２の存在により正弦波アダプタ１内には最大で１４１Ａもの突入電流が流れることとなるため、正弦波アダプタ１内のＦＥＴ等の素子を破損させる虞がある。
【００３７】
しかしながら、本実施の形態では、第１平滑コンデンサ１２と直列に突入電流防止用抵抗１３２が接続されており、また、突入電流防止用抵抗１３２にはＦＥＴ１３１が並列に接続されている。ＦＥＴ１３１は、インバータ装置２の電源投入後（正弦波アダプタ１の動作開始後）、整流回路１１及び第１平滑コンデンサ１２から出力された電圧の分圧抵抗１３３及び１３４による分圧がＦＥＴ１３１のゲート電圧まで上昇するまでオフしているため、ＦＥＴ１３１がオフしている間は、電流は第１平滑コンデンサ１２から突入電流防止用抵抗１３２に流れることとなる。従って、この場合には、例えば、突入電流防止用抵抗１３２の抵抗値を１００Ωとして計算すると、図４（ｃ）に示すように、正弦波アダプタ１内に流れる突入電流は１．４Ａ程度となるため、正弦波アダプタ１内のＦＥＴ等の素子の破損を抑制することができる。
【００３８】
一方、大きな突入電流が収まった後にも突入電流防止用抵抗１３２に電流を流し続けていては電力を浪費してしまうこととなる。そこで、本実施の形態では、大きな突入電流が収まった頃、すなわち、正弦波アダプタ１に入力される電圧がある程度上昇した頃にＦＥＴ１３１がオンするように分圧抵抗１３３及び１３４の抵抗値が設定されている。このような構成により、ＦＥＴ１３１がオンした後は、電流は、第１平滑コンデンサ１２からＦＥＴ１３１に流れ、突入電流防止用抵抗１３２には流れなくなる。なお、ＦＥＴ１３１のオン抵抗は突入電流防止用抵抗１３２の抵抗値に対して極めて小さいためＦＥＴ１３１による電力の浪費はほとんど生じない。
【００３９】
また、インバータ装置２は、大きな電流が流れた場合に動作を停止する過電流防止機能を備えているため、正弦波アダプタ１側で大きな突入電流が発生した場合にも動作を停止してしまうこととなる。しかしながら、本実施の形態では、正弦波アダプタ１が突入電流防止回路１３を備えているので、正弦波アダプタ１側で発生した突入電流によりインバータ装置２が動作を停止してしまうことが防止されている。
【００４０】
電圧検出回路１４は、直列に接続された電圧検出抵抗１４１及び１４２を備えており、整流回路１１及び第１平滑コンデンサ１２から出力された電圧すなわち第１平滑コンデンサ１２の充電電圧の電圧検出抵抗１４１及び１４２による分圧電圧をマイコン２１に出力する。
【００４１】
補助電源１５は、三端子レギュレータ１５１と、発振防止用コンデンサ１５２及び１５３と、を備えており、整流回路１１及び第１平滑コンデンサ１２から出力された電圧を所定の直流電圧（例えば５Ｖ）に変換し、マイコン２１等に駆動電圧として供給する。
【００４２】
昇圧回路１６は、コイル１６１と、ＦＥＴ１６２と、スイッチングＩＣ１６３と、整流ダイオード１６４と、電圧検出抵抗１６５及び１６６と、を備えている。
【００４３】
コイル１６１に蓄えられた電圧は、スイッチングＩＣ１６３がＦＥＴ１６２をオン・オフさせることにより、パルス状に出力される。当該パルス状の電圧は、整流ダイオード１６４及び第２平滑コンデンサ１７により整流・平滑されて直流電圧として出力される。本実施の形態では、図２（ｅ）に示すように、昇圧回路１６及び第２平滑コンデンサ１７からは１４１Ｖの直流電圧が出力される。電圧検出抵抗１６５及び１６６は第２平滑コンデンサ１７の電圧を監視してスイッチングＩＣ１６３にフィードバックする。スイッチングＩＣ１６３は、第２平滑コンデンサ１７の電圧が１４１ＶになるようにＦＥＴ１６２をオン・オフさせる。
【００４４】
インバータ回路１８は、インバータ部１８１と、フィルタ部（整形回路）１８２と、を備えている。
【００４５】
インバータ部１８１は、４つのＦＥＴ１８１ａ−１８１ｄを備えている。ＦＥＴ１８１ａのドレインは、整流ダイオード１６４のカソードと接続され、ＦＥＴ１８１ａのソースは、ＦＥＴ１８１ｂのドレインに接続されている。また、ＦＥＴ１８１ｃのドレインは、整流ダイオード１６４のカソードと接続され、ＦＥＴ１８１ｃのソースは、ＦＥＴ１８１ｄのドレインに接続されている。ＦＥＴ１８１ａ−１８１ｄのゲートには、ＦＥＴ１８１ａ−１８１ｄをオン・オフさせるための第２のＰＷＭ信号がドライバＩＣ２０により入力され、ＦＥＴ１８１ａ−１８１ｄのオン・オフにより、昇圧回路１６及び第２平滑コンデンサ１７から出力された直流電圧はパルス波電圧に変換される（図２（ｆ））。
【００４６】
フィルタ部１８２は、コイル１８２ａ及び１８２ｂと、コンデンサ１８２ｃと、を備えており、コイル１８２ａにはＦＥＴ１８１ａのソース及びＦＥＴ１８１ｂのドレインが接続され、コイル１８２ｂにはＦＥＴ１８１ｃのソース及びＦＥＴ１８１ｄのドレインが接続されている。インバータ部１８１（ＦＥＴ１８１ａ−１８１ｄ）から出力されたパルス波電圧は、フィルタ部１８２を介して正弦波電圧に変換（整形）される（図２（ｇ））。
【００４７】
電流検出抵抗１９は、ＦＥＴ１８１ｂのソース及びＦＥＴ１８１ｄのソースと、ＧＮＤとの間に接続されており、電流検出抵抗１９の高電圧側の端子はマイコン２１と接続されている。このような構成により、電流検出抵抗１９は、インバータ回路１８（正弦波アダプタ１）に流れる電流を検出し、電圧としてマイコン２１に出力する。
【００４８】
マイコン２１は、電圧検出回路１４によって検出された電圧に基づき、スイッチングＩＣ１６３のオン・オフ制御を行う。所定の直流電圧（本実施の形態では、１４１Ｖ）が昇圧回路１６及び第２平滑コンデンサ１７から出力されるように、すなわち第２平滑コンデンサ１７の昇圧電圧が１４１ＶになるようにスイッチングＩＣ１６３がＦＥＴ１６２をＰＷＭ制御する。
【００４９】
また、マイコン２１は、実効値１００Ｖのパルス波電圧がインバータ回路１８から出力されるような第２のＰＷＭ信号をドライバＩＣ２０を介してＦＥＴ１８１ａ−１８１ｄのゲートに出力する。本実施の形態では、マイコン２１は、通常時には、ＦＥＴ１８１ａとＦＥＴ１８１ｄ（以降、第１のセット）と、ＦＥＴ１８１ｂとＦＥＴ１８１ｃ（以降、第２のセット）とを、それぞれ１セットとして、第１のセットと第２のセットをデューティ比１００％で交互にオン・オフさせるような第２のＰＷＭ信号を出力する。なお、各ＦＥＴを２０ｋＨｚのスイッチング周波数でオン・オフさせるような第２のＰＷＭ信号を出力する。このとき後述する周波数切替回路２２によって設定された出力周波数（図２（ｆ）では５０Ｈｚ）で出力する。
【００５０】
更に、本実施の形態によるマイコン２１は、正弦波アダプタ１の動作開始時に、入力電圧監視、昇圧要否判別、及び、ソフトスタートを行う。
【００５１】
入力電圧監視では、インバータ装置２から入力された矩形波電圧の最大値が第１範囲（入力許容範囲、本実施の形態では、９９Ｖ以上１６９Ｖ以下）から外れている場合に、昇圧回路１６及びインバータ回路１８の動作を停止させる。これにより、正弦波アダプタ１内のＦＥＴ等の素子の破損が抑制される。
【００５２】
昇圧要否判別では、マイコン２１は、矩形波電圧の最大値が第２範囲（昇圧禁止範囲、本実施の形態では、１２７Ｖ以上１４１Ｖ以下）に含まれている場合に、昇圧回路１６の動作を停止させる。これにより、無駄に昇圧回路１６を動作させて電力が浪費することが防止される。
【００５３】
ソフトスタートでは、インバータ回路１８の動作を開始させた直後から所定時間（本実施の形態では、１００μｓ）に亘ってインバータ回路１８に流れる電流が所定値（本実施の形態では、１０Ａ）より大きかった場合に、第２のＰＷＭ信号のデューティを５０％に下げ、その後、２．５ｓかけてデューティを１００％に戻す。これにより、正弦波アダプタ１及びインバータ装置２内に大電流が流れることが抑制される。
【００５４】
周波数切替回路２２は、スイッチ２２１と、ＥＥＰＲＯＭ２２２と、を備えている。
【００５５】
ユーザは、スイッチ２２１を所定時間（例えば、３秒間）押下することにより、正弦波アダプタ１から出力される正弦波電圧の周波数を５０Ｈｚと６０Ｈｚとの間で切り替えることができる。詳細には、スイッチ２２１が押下されると周波数切替回路２２からマイコン２１にＨＩＧＨレベルの周波数切替信号が入力されるので、マイコン２１は、正弦波アダプタ１から出力される正弦波電圧の周波数を切り替えるために、周波数切替信号に応じて第２のＰＷＭ信号を変化させる。
【００５６】
ＥＥＰＲＯＭ２２２は、マイコン２１の動作停止時、すなわち、インバータ装置２からの電力の供給が停止された時の周波数を記憶しており、マイコン２１は、次回の動作開始時に、ＥＥＰＲＯＭ２２２に記憶された周波数に応じた第２のＰＷＭ信号を出力する。
【００５７】
表示部２３は、トランジスタ２３１と、ＬＥＤ２３２と、を備えており、マイコン２１がＬＯＷ信号を出力することでトランジスタ２３１がオンしＬＥＤ２３２が点灯又は点滅する。
【００５８】
図４には図示していないが、実際には、トランジスタ２３１は、５０Ｈｚ緑点灯用トランジスタと、５０Ｈｚ赤点灯用トランジスタと、６０Ｈｚ緑点灯用トランジスタと、６０Ｈｚ赤点灯用トランジスタと、を備えており、ＬＥＤ２３２は、５０Ｈｚ緑点灯用トランジスタと接続された５０Ｈｚ緑ＬＥＤと、５０Ｈｚ赤点灯用トランジスタと接続された５０Ｈｚ赤ＬＥＤと、６０Ｈｚ緑点灯用トランジスタと接続された６０Ｈｚ緑ＬＥＤと、６０Ｈｚ赤点灯用トランジスタと接続された６０Ｈｚ赤ＬＥＤと、を備えており、マイコン２１は、正弦波アダプタ１の状態に応じたＬＥＤを点灯させるような信号を表示部２３に出力する。
【００５９】
詳細には、図５に示すように、周波数切替回路２２で周波数が５０Ｈｚに設定されている場合には、５０Ｈｚ緑ＬＥＤを点灯させ、６０Ｈｚに設定されている場合には、６０Ｈｚ緑ＬＥＤを点灯させる。
【００６０】
また、電流検出抵抗１９によって検出された電流が４Ａ以上の場合、設定されている周波数の赤ＬＥＤを点灯させ、５Ａ以上の場合、設定されている周波数の赤ＬＥＤを点滅させる。
【００６１】
また、図示していないが、ＦＥＴ１６２には、温度検出手段（例えば、サーミスタ）が近接して配置されており、サーミスタにより検出された温度が１００度以上であった場合、設定されている周波数の緑ＬＥＤを点滅させる。
【００６２】
更に、周波数切替回路２２において周波数が切り替えられた時、設定されている周波数の緑及び赤ＬＥＤを０．５秒周期で３秒間点滅させ、続いて、０．２秒周期で２秒間点滅させた後、緑ＬＥＤのみを点灯させる。なお、緑ＬＥＤと赤ＬＥＤの両方が点灯している場合には、橙色に点灯することとなる。
【００６３】
ファン機構２４は、主に、冷却ファン２４１と、トランジスタ２４２と、を備えており、マイコン２１は、駆動電力が供給されるとトランジスタ２４２にオン信号（ＨＩＧＨ信号）を出力することにより、冷却ファン２４１を動作させる。
【００６４】
ここで、図６のフローチャートを用いて、マイコン２１による入力電圧監視、昇圧要否判別、及び、ソフトスタートについて説明する。
【００６５】
図６のフローチャートは、正弦波アダプタ１が装着されたインバータ装置２の電源がオンされ、補助電源１５からマイコン２１に駆動電力が供給された時にスタートする。
【００６６】
駆動電力が供給されると、まず、マイコン２１は、電圧検出回路１４によって検出された電圧に基づき、インバータ装置２から１２０Ｖより大きい電圧が０．５ｓに亘って入力されたか否かを判断する（Ｓ１）。
【００６７】
１２０Ｖより大きい電圧が０．５ｓに亘って入力されていない場合には（Ｓ１：ＮＯ）、昇圧回路１６、冷却ファン２４１、及び、インバータ回路１８を動作させないことにより（Ｓ２−Ｓ４）、正弦波アダプタ１から正弦波を出力させないようにする（Ｓ５）。これにより、低い電圧が正弦波アダプタ１に入力されて正弦波アダプタ１内のＦＥＴ等の素子の破損が抑制される。
【００６８】
一方、１２０Ｖより大きい電圧が０．５ｓに亘って入力されていた場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、電圧検出回路１４によって検出された電圧に基づき、入力電圧が９９Ｖ以上１６９Ｖ以下の第１範囲に入っているか否かを判断する（Ｓ６、Ｓ７）。
【００６９】
入力電圧が第１範囲に入っていなかった場合には（Ｓ６又はＳ７：ＹＥＳ）、昇圧回路１６、冷却ファン２４１、及び、インバータ回路１８を動作させないことにより（Ｓ２−Ｓ４）、正弦波アダプタ１から正弦波を出力させないようにする（Ｓ５）。
【００７０】
一方、入力電圧が第１範囲に入っていた場合には（Ｓ６及びＳ７：ＮＯ）、入力電圧が１２７Ｖより大きく１４１Ｖより小さい第２範囲に入っているか否かを判断する（Ｓ８、Ｓ９）。
【００７１】
入力電圧が第２範囲に入っていなかった場合には（Ｓ８又はＳ９：ＮＯ）、昇圧回路１６を動作させた後（Ｓ１０）、冷却ファン２４１を動作させる（Ｓ１１）。
【００７２】
一方、入力電圧が第２範囲に入っていた場合には（Ｓ８及びＳ９：ＹＥＳ）、昇圧回路１６を動作させることなく、冷却ファン２４１を動作させる（Ｓ１１）。この場合、整流回路１１及び第１平滑コンデンサ１２から出力された電圧がそのままインバータ回路１８に入力されることとなる。なお、入力電圧が第２範囲に入った時間が所定時間（例えば０．５秒）以上継続した場合に第２範囲内と判断する。これは、入力電圧が過度的に増減する場合を考慮し、確実に実効値１００Ｖの正弦波電圧が出力できるようにするためである。
【００７３】
続いて、インバータ回路１８の動作を開始させた後（Ｓ１２）、電流検出抵抗１９により検出された電流値に基づき、１０Ａより大きい電流が１００μｓに亘ってインバータ回路１８に流れたか否かを判断する（Ｓ１３）。
【００７４】
１０Ａより大きい電流が１００μｓに亘ってインバータ回路１８に流れていた場合には（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ソフトスタートを行う。すなわち、一旦、第２のＰＷＭ信号のデューティを５０％に下げた後（Ｓ１４）、図７に示すように、２．５ｓ経過かけてデューティを１００％に戻す（Ｓ１５、Ｓ１６）。
【００７５】
一方、１０Ａより大きい電流が１００μｓに亘ってインバータ回路１８に流れていなかった場合には（Ｓ１３：ＮＯ）、そのまま、デューティ１００％で正弦波電圧を出力する（Ｓ１７）。
【００７６】
以上、説明したように、本実施の形態による正弦波アダプタ１では、入力された電圧の最大値が第２範囲（本実施の形態では、１２７Ｖ以上１４１Ｖ以下）に含まれている場合には昇圧回路１６の動作を停止させるので、無駄に昇圧回路１６を動作させて電力が浪費することが防止されている。
【００７７】
一方で、入力された電圧の最大値が第２範囲（本実施の形態では、１２７Ｖ以上１４１Ｖ以下）に含まれていない場合には昇圧回路１６を動作させるので、電池３の電圧が低下した等の理由により、インバータ装置２から１４１Ｖとは異なる最大値を有する矩形波電圧が出力された場合であっても、正弦波アダプタ１から実効値１００Ｖの正弦波電圧を出力することができ、これにより、正弦波アダプタ１に接続された精密機器等に故障が生じることが抑制されている。
【００７８】
また、入力された電圧の最大値が第１範囲（本実施の形態では、９９Ｖ以上１６９Ｖ以下）から外れている場合には昇圧回路１６及びインバータ回路１８の動作を停止させるので、正弦波アダプタ１内のＦＥＴ等の素子の破損が抑制されている。
【００７９】
また、本実施の形態による正弦波アダプタ１は、周波数切替回路２２を備えているので、例えば、商用電源の周波数が異なる関東と関西の両方で使用することができる。
【００８０】
続いて、図８及び図９を用いて、本発明の第２の実施の形態による正弦波アダプタ２００について説明する。
【００８１】
本実施の形態による正弦波アダプタ２００は、入力された波形が正弦波であった場合には、昇圧回路１６及びインバータ回路１８を動作させずにそのまま出力することを特徴としており、図８（ａ）に示すように、波形判別回路２５と、バイパス回路２６と、を備えている。
【００８２】
波形判別回路２５は、主に、整流ダイオード２５１と、分圧抵抗２５２及び２５３と、トランジスタ２５４と、を備えている。
【００８３】
正弦波アダプタ２００には、図９（ａ）に示す正弦波電圧及び矩形波電圧のいずれかが入力されるものとして説明すると、入力された電圧は、整流ダイオード２５１によって整流され、整流電圧の分圧抵抗２５２及び２５３による分圧がトランジスタ２５４のベースに入力される（図９（ｂ））。ベースに入力された分圧がトランジスタ２５４のオン電圧（図９（ｃ）の点線）を超えている間、トランジスタ２５４はオンする。その結果、マイコン２１には、トランジスタ２５４がオンしている間はＬＯＷレベル信号、オフしている間はＨＩＧＨレベルの判別信号が入力される（図９（ｄ））。正弦波電圧と矩形波電圧とでは、Ｔ１（ＨＩＧＨ信号時間）と、Ｔ２（ＨＩＧＨ信号時間＋ＬＯＷ信号時間）とが異なるので、マイコン２１は、Ｔ１とＴ２とに基づき、正弦波アダプタ２００に入力された電圧が正弦波であるか矩形波であるかを判別する。
【００８４】
詳細には、マイコン２１は、Ｔ１がＴ２の約半分である場合に正弦波アダプタ２００に入力された電圧が矩形波であると判別し、Ｔ１がＴ２と比べて十分に小さい場合には、正弦波アダプタ２００に入力された電圧が正弦波であると判別する。
【００８５】
バイパス回路２６は、リレー回路２６１と、トランジスタ２６２と、を備えている。
【００８６】
リレー回路２６１は、主に、正弦波アダプタ２００の入力端子Ａと出力端子Ｂとの間に接続されたリレー２６１ａと、リレー２６１ａに近接して配置されたコイル２６１ｂと、を備えている。コイル２６１ｂの一端は電源と接続されており、他端は、トランジスタ２６２のコレクタと接続されている。
【００８７】
マイコン２１は、波形判別回路２５からの判別信号に基づき、正弦波電圧が入力されていると判断した場合、トランジスタ２６２のベースにオン信号（ＨＩＧＨ信号）を出力する。これにより、トランジスタ２６２がオンしてコイル２６２ｂに流れることにより、リレー２６１ａが閉じ、入力端子Ａに入力された正弦波電圧が昇圧回路１６及びインバータ回路１８を介さずに出力端子Ｂから出力されることとなる。
【００８８】
この動作を図８（ｂ）のフローチャートを用いて説明する。駆動電力が供給されると、図８（ｂ）に示すように、波形判別回路２５及びマイコン２１によって入力端子Ａに入力された電圧が正弦波か矩形波かを判断する（Ｓ５０）。矩形波の場合には（Ｓ５０：ＹＥＳ）、図示しない周波数切替回路（図４（ａ）の周波数切替回路２２）によって設定されている周波数を判断し（Ｓ５１）、設定周波数に応じてインバータ回路１８の出力を設定する（Ｓ５２、Ｓ５３）。その後、バイパス回路２６をオフし（Ｓ５４）、バイパス回路２６が確実にオフするまでの所定時間（例えば５秒）経過したら（Ｓ５５）、昇圧回路１６及びインバータ回路１８を駆動させる（Ｓ５６）。
【００８９】
一方、入力電圧が正弦波の場合には（Ｓ５０：ＮＯ）、図８（ｂ）に示す時間Ｔ２から周波数を判別する（Ｓ５７）。周波数が５０Ｈｚ或いは６０Ｈｚではない場合（Ｓ５７：ＮＯ）、例えば  入力された電圧の周波数は、１／Ｔ２の式により求められるので、算出された周波数が例えば５５Ｈｚだった場合には矩形波であると再判断してＳ５１以降の処理を行う。周波数が５０Ｈｚ或いは６０Ｈｚの場合には（Ｓ５７：ＹＥＳ）、昇圧回路１６及びインバータ回路１８を停止させ（Ｓ５８）、昇圧回路１６及びインバータ回路１８が確実に停止するまでの所定時間（例えば５秒）経過したら（Ｓ５９）、バイパス回路２６をオンさせる（Ｓ６０）。
【００９０】
以上、説明したように、本実施の形態による正弦波アダプタ２００では、正弦波の電圧が入力されている場合には、昇圧回路１６及びインバータ回路１８を動作させずにそのまま出力するので、電力の浪費が抑制されている。なお、本実施の形態では正弦波電圧と矩形波電圧の判別としたが、それらに加えて直流電圧の判別を行うようにしてもよい。直流電圧の場合には矩形波電圧のフローと同様に動作すればよい。すなわち、正弦波アダプタ２００は、入力電圧が矩形波電圧、直流電圧等、いかなる電圧波形であっても、常に正弦波が出力されるように構成されている。
【００９１】
続いて、図１０を用いて、本発明の第３の実施の形態による正弦波アダプタ３００について説明する。
【００９２】
本実施の形態による正弦波アダプタ３００は、出力電圧を切り替え可能な点を特徴としており、図１０に示すように、電圧切替用抵抗２７と、電圧切替用ＦＥＴ２８と、電圧切替回路２９と、を備えている。
【００９３】
電圧切替用抵抗２７及び電圧切替用ＦＥＴ２８は、直列に接続された状態で、昇圧回路１６の電圧検出抵抗１６６に並列に接続されている。
【００９４】
電圧切替回路２９は、スイッチ２９１と、ＥＥＰＲＯＭ２９２と、を備えている。ユーザは、スイッチ２９１を所定時間（例えば、３秒間）押下することにより正弦波アダプタ３００から出力される正弦波電圧の実効値を１００Ｖと２３０Ｖとの間で切り替えることができる。また、切り替えた（設定した）電圧をＥＥＰＲＯＭ２９２に記憶しておけば、正弦波アダプタ３００への電力供給がなくなっても設定電圧を維持することができる。
【００９５】
詳細には、スイッチ２９１が押下されると電圧切替回路２９からマイコン２１にＨＩＧＨレベルの電圧切替信号が入力されるので、マイコン２１は、電圧切替信号に応じて電圧切替用ＦＥＴ２８をオンさせる。電圧切替用ＦＥＴ２８がオンすると、スイッチングＩＣ１６３に入力される分圧が変化する。この分圧の変化が生じた時に、スイッチングＩＣ１６３は、ＦＥＴ１６２のオン・オフのデューティを変化させることにより、正弦波アダプタ３００から出力される正弦波電圧の実効値を１００Ｖと２３０Ｖとの間で切り替えることができる。なお、１００Ｖと２３０Ｖ以外の電圧に切替えるようにしてもよい。この場合には、抵抗２７とＦＥＴ２８と同様のセットを電圧検出抵抗１６６と並列に接続し、スイッチ２９１の押下時間に応じて所望の電圧に対応するＦＥＴをオンさせればよい。
【００９６】
以上、説明したように、本実施の形態による正弦波アダプタ３００では、出力電圧を変化させることができるので、例えば、商用電源の電圧が異なる海外で使用することが可能となる。
【００９７】
続いて、図１１を用いて、本発明の第４の実施の形態による正弦波アダプタ４００について説明する。
【００９８】
本実施の形態による正弦波アダプタ４００では、過電流制御を行う。
【００９９】
詳細には、図１１に示すように、電流検出抵抗１９によって検出された電流が所定値（本実施の形態では、５Ａ）より大きかった場合に（Ｓ２１：ＹＥＳ）、マイコン２１は、まず、第２のＰＷＭ信号のデューティを低下させる（Ｓ２２）。そして、所定時間（本実施の形態では、１０ｓ）経過後（Ｓ２３：ＹＥＳ）に、電流検出抵抗１９によって検出された電流が所定以下まで低下していなかった場合には（Ｓ２４：ＹＥＳ）、インバータ回路１８を停止させるような第２のＰＷＭ信号を出力する（Ｓ２５）。
【０１００】
以上、説明したように、本実施の形態による正弦波アダプタ４００では、インバータ回路１８に大きな電流が流れることが抑制されるので、インバータ回路１８を構成するＦＥＴ１８１ａ−１８１ｄが破損することが抑制されている。過電流によりインバータ回路１８が停止した際には、図５に示すように設定周波数に対応する赤ＬＥＤを点滅させれば、過電流によって出力が停止したことを把握することができる。
【０１０１】
尚、本発明の電動工具は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。
【０１０２】
例えば、図１２に示すように、突入電流防止回路１３の動作をマイコン２１で制御してもよい。この場合、マイコン２１は、電圧検出回路４０によって入力電圧を監視し、図１３に示すように、インバータ装置２から１２０Ｖより大きい電圧が０．５ｓに亘って入力されていた場合に（Ｓ１：ＹＥＳ）、ＦＥＴ１３１のゲートにオン信号を出力して突入電流防止回路１３を動作させることとなる（Ｓ１Ｂ）。一方、１２０Ｖより小さい場合には（Ｓ１：ＮＯ）、マイコン２１はＦＥＴ１３１のゲートにオフ信号を出力し突入電流防止回路１３を停止する（動作させない）。なお、図４（ａ）の突入電流防止回路１３の分圧抵抗１３３及び１３４を省略することができるためコストを抑えることができる。
【０１０３】
また、第３の実施の形態では、電圧切替用抵抗２７及び電圧切替用ＦＥＴ２８を備えずに、第２平滑コンデンサ１７のフィードバック電圧の変化をスイッチングＩＣ１６３が検知して昇圧電圧を切り替えてもよい。また、電圧切替信号が入力された場合にマイコン２１が直接スイッチングＩＣ１６３を制御してもよい。
【０１０４】
また、上記実施の形態では、第１範囲として９９Ｖ以上１６９Ｖ以下、第２範囲として１２７Ｖ以上１４１Ｖ以下を用いたが、これらに限定されるものではない。
【０１０５】
また、図１及び図２では、電池アダプタ４を介してインバータ装置２に接続される電池３として、鉛蓄電池及びリチウムイオン電池を用いて説明したが、インバータ装置２には、種類が異なる電池、例えば、ニカド電池やニッケル水素電池が接続されてもよく、電池電圧が異なってもよい。
【０１０６】
また、上記実施の形態では、第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号の両方によって正弦波アダプタからの出力を停止させたが、第２のＰＷＭ信号のみによって正弦波アダプタからの出力を停止させる構成であってもよい。また、昇圧回路１６がトランスの場合には、第１のＰＷＭ信号のみによって正弦波アダプタからの出力を停止させてもよい。
【０１０７】
また、正弦波アダプタには、例えば、電池パックから直流電圧が直接供給されてもよく、この場合であっても、正弦波アダプタは、正弦波を出力することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１     正弦波アダプタ
１４   電圧検出回路
１６   昇圧回路
１８１ インバータ部
１８２ フィルタ部
１９   電流検出抵抗
２１   マイコン
２２   周波数切替回路
２５   波形判別回路
２６   バイパス回路
２９   電圧切替回路
【図１】
2013046469.tif 000003
【図２】
2013046469.tif 000004
【図３】
2013046469.tif 000005
【図４（ａ）】
2013046469.tif 000006
【図４（ｂ）】
2013046469.tif 000007
【図４（ｃ）】
2013046469.tif 000008
【図５】
2013046469.tif 000009
【図６】
2013046469.tif 000010
【図７】
2013046469.tif 000011
【図８（ａ）】
2013046469.tif 000012
【図８（ｂ）】
2013046469.tif 000013
【図９】
2013046469.tif 000014
【図１０】
2013046469.tif 000015
【図１１】
2013046469.tif 000016
【図１２】
2013046469.tif 000017
【図１３】
2013046469.tif 000018